So erreichen Sie eine präzise CNC-Bearbeitung

Die CNC-Präzisionsbearbeitung ist entscheidend für Branchen, die hochpräzise Komponenten benötigen, wie z. B. die Luft- und Raumfahrt, die Medizintechnik und die Automobilindustrie. Das Erreichen von so engen Toleranzen wie ±0,001 mm erfordert fortschrittliche Ausrüstung, optimierte Prozesse und eine sorgfältige Qualitätskontrolle. In diesem Leitfaden werden umsetzbare Schritte, spezifische Parameter und bewährte Verfahren zur Beherrschung der CNC-Präzisionsbearbeitung beschrieben.

Auswahl von Hochpräzisions-CNC-Ausrüstung

Hochpräzise Bearbeitung beginnt mit der richtigen Ausrüstung. CNC-Präzisionsmaschinen müssen Wiederholbarkeit und Stabilität unter anspruchsvollen Bedingungen bieten.

Hochpräzise CNC-Maschinen

Wählen Sie CNC-Maschinen mit starre Rahmen und Positionierungsgenauigkeit von ±0,002 mm oder besser. Beispiele hierfür sind:

• 5-Achsen-Bearbeitungszentren (z. B. DMG Mori DMU 50, Wiederholbarkeit: ±0,0015 mm)
• Schweizer Drehmaschinen (z. B. Citizen Cincom, Spindelrundlauf: <0,0005 mm)
• Hochgeschwindigkeitsfräsmaschinen (z. B. Mazak VCN-510C, lineare Genauigkeit: ±0,002 mm)

Stellen Sie sicher, dass die Maschine thermisch stabil konstruiert ist und die Kühlsysteme die Spindeltemperatur innerhalb von ±0,5 °C halten.

Spindel- und Werkzeugsysteme

Verwenden Sie Hochgeschwindigkeitsspindeln (10.000-40.000 U/min) mit geringem Rundlauf (<0,001 mm). Entscheiden Sie sich für Präzisionswerkzeughalter wie HSK-A63 oder BT30, die eine Spannwiederholgenauigkeit von <0,002 mm bieten. Verwenden Sie für die Mikrobearbeitung Schrumpfhalter, um die Vibrationen zu minimieren.

Umweltkontrolle

Aufrechterhaltung einer kontrollierten Umgebung mit:

• Temperatur: 20°C ±1°C
• Luftfeuchtigkeit: 40-60%
• Schwingungsisolierung: <0,1 µm Amplitude

Verwenden Sie schwingungsdämpfende Granitsockel und klimatisierte Reinräume, um die Stabilität zu gewährleisten.

Optimierung von Bearbeitungsprozessen

Die Präzisionsbearbeitung erfordert fein abgestimmte Prozesse, um Fehler zu minimieren und hervorragende Oberflächengüten (Ra <0,1 µm) zu erzielen.

Werkzeugauswahl und Parameter

Wählen Sie die Werkzeuge nach dem Material des Werkstücks aus:

• Aluminium: Hartmetall-Schaftfräser, Vorschub 0,01-0,05 mm/U, Schnittgeschwindigkeit 500-1.000 m/min
• Titan: CBN-Wendeschneidplatten, 0,005-0,02 mm/Umdrehung Vorschub, 50-150 m/min Geschwindigkeit
• Rostfreier Stahl: Beschichtetes Hartmetall, 0,01-0,03 mm/Umdrehung Vorschub, 100-300 m/min Geschwindigkeit

Verwenden Sie Hartmetallwerkzeuge mit Mikrokorn für kleine Merkmale (z. B. Ø0,1 mm Bohrer). Verwenden Sie Hochdruck-Kühlmittel (70-100 bar), um die thermische Verformung zu verringern.

Strategie zum Schneiden

Implementieren Sie eine mehrstufige Bearbeitung:

• Schruppen: 0,5-2 mm Schnitttiefe, Werkzeugaufnahme 50-70%
• Semi-Finishing: 0,1-0,5 mm Tiefe, 20-40% Eingriff
• Nachbearbeitung: 0,01-0,05 mm Tiefe, 5-10% Eingriff

Verwenden Sie trochoidales Fräsen für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, um die Werkzeugbelastung und Wärmeentwicklung zu reduzieren.

Kühlmittel und Schmierung

Verwenden Sie Minimalmengenschmierung (MMS) mit 10-50 ml/h Durchfluss oder kryogene Kühlung für hitzeempfindliche Werkstoffe wie Titan. Hochdruck-Kühlmittelsysteme verbessern die Spanabfuhr und verlängern die Werkzeuglebensdauer um 20-30%.

CNC-Programmierung und Simulation

Eine genaue Programmierung und Simulation ist für die Präzisionsbearbeitung unerlässlich, insbesondere bei komplexen Geometrien.

CAM-Software und Werkzeugwege

Verwenden Sie moderne CAM-Software wie Siemens NX oder Mastercam, um optimierte Werkzeugwege zu erzeugen. Wichtige Einstellungen:

• Toleranzen: 0,001 mm
• Schrittweite: 0,005-0,02 mm für Schlichten
• Glättung: G05.1 Q1 für Hochgeschwindigkeitsinterpolation

Für 5-Achsen-BearbeitungVerwenden Sie simultane Werkzeugwege, um einen konstanten Werkzeugeingriff zu gewährleisten.

Simulation und Verifizierung

Führen Sie Simulationen in Vericut durch, um Kollisionen, Überschneidungen oder Fugenhobeln zu erkennen. Überprüfen Sie den G-Code mit einem digitalen Zwilling der Maschine, um sicherzustellen, dass die Positionsfehler <0,002 mm betragen.

Qualitätskontrolle und Messung

Eine konsequente Qualitätssicherung gewährleistet, dass die bearbeiteten Teile strenge Toleranzen einhalten.

Prozessbegleitende Überwachung

Verwenden Sie maschineneigene Messtaster (z. B. Renishaw OMP60) für Echtzeitmessungen. Stellen Sie die Genauigkeit des Messtasters auf ±0,001 mm ein und kalibrieren Sie ihn täglich.

Offline-Inspektion

Einsatz von Messgeräten:

• Koordinatenmessmaschine (CMM): Zeiss Prismo, Genauigkeit ±0,0007 mm
• Oberflächen-Profilometer: Ra-Messung bis 0,01 µm
• Laser-Scanner: Maßhaltigkeit bis ±0,002 mm

Einführung einer statistischen Prozesskontrolle (SPC) mit Cp/Cpk >1,33 für kritische Abmessungen.

Arbeitskräfte und Wartung

Qualifiziertes Personal und gut gewartete Geräte sind unerlässlich für dauerhafte Präzision.

Schulung des Bedienpersonals in CNC-Programmierung, Werkzeugeinrichtung und Messtechnik. Führen Sie alle 1.000 Stunden eine vorbeugende Wartung durch und prüfen Sie:

• Rundlauf der Spindel: <0,001 mm
• Genauigkeit der Linearachse: ±0,002 mm
• Schmierungssysteme: Keine Lecks oder Verstopfungen

Dienstleistungen im Bereich Präzisionsbearbeitung

KeSu bietet fortschrittliche CNC-Bearbeitung, Schweizer Bearbeitung, Drehen, Fräsen und mehrachsige Bearbeitung mit einem starken Fokus auf enge Toleranzen (±0,005 mm oder besser) und hochwertige Endbearbeitung.

Ob es sich um kleine Prototypen oder Großserien handelt, wir liefern langlebige und verlässliche Komponenten. KeSu ist bestrebt, umfassende Lösungen für die Hochpräzisionsbearbeitung anzubieten, um die vielfältigen Anforderungen unserer Kunden aus verschiedenen Branchen zu erfüllen.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)